RU191958U1

RU191958U1 - TWO-SYSTEM ELECTRIC TRAIN

Info

Publication number: RU191958U1
Application number: RU2019117658U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Анатольевич Ушаков; Григорий Алексеевич Голубев; Павел Петрович Неустроев; Александр Юрьевич Клещев; Дмитрий Эдуардович Лимонов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Уральские локомотивы"
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2019-08-28

Abstract

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции двухсистемных электропоездов.Электропоезд двухсистемный пятивагонной основной составности состоит из головных моторных с кабиной управления, с тяговым оборудованием и прицепного пассажирского вагонов и выполнен с возможностью работы от сетей постоянного и переменного тока и возможностью изменения составности. Электропоезд содержит тяговое и вспомогательное электрооборудование, включающее в том числе токоприемники, быстродействующие выключатели, главные выключатели со встроенными заземляющими разъединителями, заземляющие разъединители постоянного тока, определители рода ток, переключатели рода тока, дроссели сетевого фильтра, главные трансформаторы, тяговые преобразователи, преобразователи собственных нужд и аккумуляторные батареи и оснащен системой управления электропоездом. При этом электропоезд как основной, так и производной составности выполнен по блочно-модульному принципу из идентичных функционально законченных тяговых секций, состоящих из соединенных между собой межвагонными переходами моторных головных с кабинами управления или прицепных моторных со сквозным проходом и с тяговым оборудованием вагонов, и промежуточных пассажирских вагонов, а система управления электропоездом выполнена в виде бортовой микропроцессорной системы управления и диагностики МПСУиД, обеспечивающей возможность гибкого конфигурирования составности электропоезда до 20 вагонов. В каждой тяговой секции тяговый преобразователь размещен в моторном вагоне, а остальное вышеперечисленное тяговое электрооборудование, преобразователь собственных нужд и аккумуляторная батарея - в вагоне с тяговым оборудованием. Причем изменение составности электропоезда производится введением дополнительных тяговых секций, включающих прицепной моторный со сквозным проходом вагон, и промежуточных пассажирских вагонов путем подключения их к электрической системе и системе управления электропоезда межвагонными быстроразъемными электрическими соединениями.Полезная модель направлена на создание двухсистемного электропоезда с возможностью гибкого конфигурирования электропоезда как в заводских условиях, так и в деповских за счет использования блочно-модульного принципа в компоновке электропоезда путем применения функционально законченных тяговых секций, присоединяемых к электрической системе и системе управления электропоезда межвагонными быстроразъемными электрическими соединениями без производства конфигурирования программного обеспечения микропроцессорной системы управления и диагностики электропоезда.The utility model relates to railway transport and relates to the design of two-system electric trains. The two-system five-car electric main train consists of motor head with a control cabin, with traction equipment and trailed passenger cars, and is made with the possibility of working from AC and DC networks and the possibility of changing the composition. The electric train contains traction and auxiliary electrical equipment, including current collectors, high-speed switches, main switches with built-in earthing switches, DC earthing switches, current detectors, current switches, line chokes, main transformers, traction converters, auxiliary converters and rechargeable batteries and is equipped with an electric train control system. At the same time, the electric train of both the main and the derivative composite is made according to the block-modular principle of identical functionally completed traction sections, consisting of interconnected inter-car transitions of motor head with control cabins or trailed motor with a through passage and with traction equipment of cars, and intermediate passenger cars, and the control system for the electric train is made in the form of an onboard microprocessor-based control and diagnostics system MPPSUiD, providing flexible configuration of the composition of the electric train to 20 cars. In each traction section, the traction converter is located in the motor carriage, and the rest of the above traction electrical equipment, auxiliary converter and battery are in the car with traction equipment. Moreover, the composition of the electric train is changed by introducing additional traction sections, including a trailed motor car with a through passage, and intermediate passenger cars by connecting them to the electric system and the electric train control system by intercar quick disconnect electrical connections. A useful model is aimed at creating a two-system electric train with the possibility of flexible configuration of the electric train as in the factory and in the depot through the use of a block module Foot arrangement in principle by application of an electric traction functionally complete sections being connected to the electrical system and control system of electric intercar quick electrical connections without the production of software configuration management system microprocessor and electric diagnostics.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции двухсистемных электропоездов.The utility model relates to railway transport and relates to the design of two-system electric trains.

Электропоезда второй половины XX века, например, электропоезда постоянного тока ЭТ2, ЭТ2М, ЭР2Т и ЭД2Т отечественного производства, оснащены аналоговой (релейной) системой управления, в которой последовательность включения аппаратов определяется механическими блокировочными контактами, нормально разомкнутыми или нормально замкнутыми. Блокировочные контакты одного аппарата, как правило, установлены в цепь питания катушки другого аппарата, для функционирования одного аппарата от действия другого. При этом основную роль играет электрическая схема цепей управления электропоезда.Electric trains of the second half of the 20th century, for example, direct-current electric trains ET2, ET2M, ER2T and ED2T of domestic production, are equipped with an analog (relay) control system in which the switching sequence of the devices is determined by mechanical interlocking contacts, normally open or normally closed. The locking contacts of one device, as a rule, are installed in the power supply circuit of the coil of another device, for the functioning of one device from the action of another. In this case, the main role is played by the electric circuit of the electric train control circuits.

Для электропоездов аналоговой (релейной) системой управления характерна жесткость логики, ограничивающей функциональность управления режимами работы тяговых электродвигателей, низкий технический уровень, а также невозможность совмещения функций управления и диагностики, реализации модульных принципов построения электропоездов, выполнения с высокой точностью графика движения, выбора рациональных с позиций экономии электроэнергии и выполнения требований безопасности режимов движения и тем самым облегчения труд машиниста.Electric trains with an analogue (relay) control system are characterized by rigidity of logic that limits the functionality of controlling the operating modes of traction motors, a low technical level, and the inability to combine control and diagnostics functions, the implementation of modular principles for constructing electric trains, the execution of high-precision motion schedules, and the selection of rational ones from the standpoint saving energy and meeting the safety requirements of driving modes and thereby facilitate the work of the driver.

Известен электровоз постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями (см. Патент РФ на полезную модель №109442, кл. В61С 17/00, опубл. 20.10.2011, Бюл. №29, заявка №2011120230/11 от 19.05.2011). Данный электровоз состоит из двух или более идентичных секций. Каждая их секций содержит раму, на которую установлен кузов, кабина управления, две двухосные тележки. При компоновке устанавливаемого в кузов локомотива оборудования применен модульный принцип, а именно объединение максимально возможного числа оборудования по функциональным параметрам в модули. При этом сформированы пять основных модулей: первый модуль обеспечивает питание и охлаждение двигателей первой тележки, второй модуль обеспечивает питание и охлаждение двигателей второй тележки, третий модуль предназначен для управления работой силового и низковольтного оборудования, а также для защиты электровоза от перегрузок и токов короткого замыкания, четвертый модуль является источником сжатого воздуха, в пятом модуле расположено сантехническое оборудование.A known direct current electric locomotive with asynchronous traction motors (see RF Patent for Utility Model No. 109442, class B61C 17/00, published on 10/20/2011, Bull. No. 29, application No. 201120230/11 of 05/19/2011). This electric locomotive consists of two or more identical sections. Each of their sections contains a frame on which a body, a control cabin, two biaxial carts are installed. When assembling the equipment installed in the body of a locomotive, a modular principle was applied, namely, combining the maximum possible number of equipment in functional parameters into modules. In this case, five main modules are formed: the first module provides power and cooling of the engines of the first truck, the second module provides power and cooling of the engines of the second truck, the third module is designed to control the operation of power and low-voltage equipment, as well as to protect the electric locomotive from overloads and short circuit currents, the fourth module is a source of compressed air; the fifth module contains plumbing equipment.

Недостатком известного электровоза с применением модульного принципа компоновки его секций является локальный характер, охватывающий только секцию электровоза.A disadvantage of the known electric locomotive using the modular principle of layout of its sections is local in nature, covering only the section of the electric locomotive.

Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является двухсистемный электропоезд Desiro Rus фирмы Siemens (см. Руководство по эксплуатации электропоезда Desiro Rus A6Z00033062562 версия С от 28.01.2014 и В. Циглер, Р. Манглер. Desiro RUS - перспективный пригородный электропоезд. Железные дороги мира - 2012, №4).The closest in technical essence to the claimed utility model is a two-system Desiro Rus electric train from Siemens (see the Desiro Rus A6Z00033062562 electric train operation manual dated January 28, 2014 and V. Ziegler, R. Mangler. Desiro RUS is a promising suburban electric train. Railways World - 2012, No. 4).

Конфигурация электропоезда основной составности включает в себя пять разных типов вагонов:The configuration of the main train includes five different types of cars:

два головных моторных вагона А и В с кабинами управления;two head motor cars A and B with control cabins;

два прицепных промежуточных вагона С и Е с тяговым оборудованием;two trailed intermediate cars C and E with traction equipment;

один прицепной средний вагон D.one trailed middle wagon D.

Состав электропоезда формируется по схеме (A+C+D+E+B). В состав электропоезда допускается ввод дополнительного прицепного вагона. На участках с высоким пассажиропотоком конструкция электропоезда позволяет осуществлять соединения двух электропоездов в один состав с возможностью управления сдвоенным составом из одной кабины управления. Управление и контроль сложным электротехническим и электронным оборудованием производится центральной системой управления (ЦСУ), предназначенной для защиты и управления тяговым оборудованием, а также обеспечения взаимодействия и контроля всех систем электропоезда. ЦСУ выполнена на основе системы управления SIBAS 32 фирмы SIEMENS.The composition of the electric train is formed according to the scheme (A + C + D + E + B). An additional trailed car is allowed to enter the train. In areas with high passenger traffic, the design of the electric train allows you to connect two electric trains into one train with the ability to control a twin train from one control cabin. Management and control of complex electrical and electronic equipment is carried out by the central control system (CMS), designed to protect and control traction equipment, as well as to ensure interaction and control of all electric train systems. The CSA is based on the SIEMENS SIBAS 32 control system.

Недостатком известного электропоезда является отсутствие возможности произвольной конфигурации состава. Иными словами, длина поезда, число пассажирских мест и тяговые характеристики не поддаются легкой адаптации в соответствии с нуждами перевозчика. Каждый раз при изменении составности электропоезда необходимо производить перепрограммирование из-за отсутствия открытости системы, позволяющей подключение любой периферийной системы для периферийных систем и вновь подключаемого оборудования. Существенным недостатком также является то, что ЦСУ построена на импортных компонентах.A disadvantage of the known electric train is the lack of the possibility of arbitrary configuration of the composition. In other words, the length of the train, the number of seats and traction characteristics are not easily adaptable to the needs of the carrier. Each time when changing the composition of the electric train, it is necessary to reprogram due to the lack of openness of the system, allowing the connection of any peripheral system to peripheral systems and newly connected equipment. A significant drawback is that the CSB is built on imported components.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является создание двухсистемного электропоезда с возможностью гибкого конфигурирования электропоезда как в заводских условиях, так и в деповских за счет использования блочно-модульного принципа в компоновке электропоезда путем применения функционально законченных тяговых секций, присоединяемых к электрической системе и системе управления электропоезда межвагонными быстроразъемными электрическими соединителями без производства конфигурирования программного обеспечения микропроцессорной системы управления и диагностики электропоезда.The technical result, to which the claimed utility model is directed, is to create a two-system electric train with the ability to flexibly configure the electric train both in the factory and in the depot by using the block-modular principle in the layout of the electric train through the use of functionally complete traction sections connected to the electric system and control system for electric trains by intercar quick disconnect electrical connectors without configuration Nia software microprocessor control system and diagnostics of an electric.

Указанный технический результат достигается следующим образом. Электропоезд двухсистемный пятивагонной основной составности состоит из головных моторных с кабиной управления, с тяговым оборудованием и прицепного пассажирского вагонов и выполнен с возможностью работы от сетей постоянного и переменного тока и возможностью изменения составности. Электропоезд содержит тяговое и вспомогательное электрооборудование, включающее в том числе токоприемники, быстродействующие выключатели, главные выключатели со встроенными заземляющими разъединителями, заземляющие разъединители постоянного тока, определители рода ток, переключатели рода тока, дроссели сетевого фильтра, главные трансформаторы, тяговые преобразователи, преобразователи собственных нужд и аккумуляторные батареи и оснащен системой управления электропоездом. При этом электропоезд как основной, так и производной составности выполнен по блочно-модульному принципу из идентичных функционально законченных тяговых секций, состоящих из соединенных между собой межвагонными переходами моторных головных с кабинами управления или прицепных моторных со сквозным проходом и с тяговым оборудованием вагонов, и промежуточных пассажирских вагонов, а система управления электропоездом выполнена в виде бортовой микропроцессорной системы управления и диагностики МПСУиД, обеспечивающей возможность гибкого конфигурирования составности электропоезда до 20 вагонов. В каждой тяговой секции тяговый преобразователь размещен в моторном вагоне, а остальное вышеперечисленное тяговое электрооборудование, преобразователь собственных нужд и аккумуляторная батарея - в вагоне с тяговым оборудованием. Причем изменение составности электропоезда производится введением дополнительных тяговых секций, включающих прицепной моторный со сквозным проходом вагон, и промежуточных пассажирских вагонов путем подключения их к электрической системе и системе управления электропоезда межвагонными быстроразъемными электрическими соединениями.The specified technical result is achieved as follows. The two-system five-car electric main train consists of motor head with a control cabin, traction equipment and trailed passenger cars, and is made with the possibility of working from AC and DC networks and the possibility of changing the composition. The electric train contains traction and auxiliary electrical equipment, including current collectors, high-speed switches, main switches with built-in earthing switches, DC earthing switches, current detectors, current switches, line chokes, main transformers, traction converters, auxiliary converters and rechargeable batteries and is equipped with an electric train control system. At the same time, the electric train of both the main and the derivative composite is made according to the block-modular principle of identical functionally completed traction sections, consisting of interconnected inter-car transitions of motor head with control cabins or trailed motor with a through passage and with traction equipment of cars, and intermediate passenger wagons, and the electric train control system is made in the form of an on-board microprocessor control and diagnostics system of the MPSUiD, which provides the possibility of flexible configuration of the composition of the electric train to 20 cars. In each traction section, the traction converter is located in the motor carriage, and the rest of the above traction electrical equipment, auxiliary converter and battery are in the car with traction equipment. Moreover, the composition of the electric train is changed by introducing additional traction sections, including a trailed motor car with a through passage, and intermediate passenger cars by connecting them to the electrical system and the electric train control system by intercar quick disconnect electrical connections.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен двухсистемный электропоезд основной пятивагонной составности с размещенным в нем с тяговым и вспомогательным электрооборудованием и микропроцессорной системой управления и диагностики;The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings, where: in FIG. 1 shows a two-system electric train of the main five-car composition with it placed with traction and auxiliary electrical equipment and a microprocessor control and diagnostic system;

на фиг. 2 изображена тяговая секция двухсистемного электропоезда, состоящая из головного моторного с кабиной управления вагона и вагона с тяговым оборудованием;in FIG. 2 shows a traction section of a two-system electric train, consisting of a motor head with a control cabin of a car and a car with traction equipment;

на фиг. 3 изображена тяговая секция двухсистемного электропоезда, состоящая из прицепного моторного со сквозным проходом вагона и вагона с тяговым оборудованием, предназначенная для гибкого конфигурирования составности электропоезда.in FIG. 3 shows the traction section of a two-system electric train, consisting of a trailed motor with a through passage of a car and a car with traction equipment, designed for flexible configuration of the composition of the electric train.

В связи с тем, что графические изображения фигур заявляемой полезной модели плохо читаются при вертикальном расположении длинных сторон листов, целесообразно было расположить листы горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертежи.Due to the fact that the graphic images of the figures of the claimed utility model are poorly read with the vertical arrangement of the long sides of the sheets, it was advisable to arrange the sheets horizontally, which allowed to significantly enlarge the drawings.

Электропоезд двухсистемный 1 пятивагонной основной составности состоит из головных моторных с кабиной управления 2, с тяговым оборудованием 3 и прицепного пассажирского 4 вагонов и выполнен с возможностью работы от сетей постоянного и переменного тока и возможностью изменения составности. Электропоезд содержит тяговое 5 и вспомогательное электрооборудование 6, включающее в том числе токоприемники 7, быстродействующие выключатели 8, главные выключатели со встроенными заземляющими разъединителями 9, заземляющие разъединители постоянного тока 10, определители рода ток 11, переключатели рода тока 12, дроссели сетевого фильтра 13, главные трансформаторы 14, тяговые преобразователи 15, преобразователи собственных нужд 16 и аккумуляторные батареи 17, и оснащен системой управления электропоездом 18. При этом электропоезд как основной, так и производной составности выполнен по блочно-модульному принципу из идентичных функционально законченных тяговых секций 19 и 20 и промежуточных пассажирских вагонов 4. Тяговые секции 19 состоят из соединенных между собой межвагонными переходами 21 головных моторных с кабиной управления вагонов 2 и вагонов с тяговым оборудованием 3, а тяговые секции 20 - из соединенных между собой межвагонными переходами 21 прицепных моторных со сквозным проходом вагонов 22 и с тяговым оборудованием вагонов 3. Система управления 18 электропоездом выполнена в виде бортовой микропроцессорной системы управления и диагностики МПСУиД, обеспечивающей возможность гибкого конфигурирования составности электропоезда до 20 вагонов. В каждой тяговой секции тяговый преобразователь 15 размещен в моторном вагоне, а остальное вышеперечисленное тяговое электрооборудование, преобразователь собственных нужд 16 и аккумуляторная батарея 17 - в вагоне с тяговым оборудованием 3. Изменение составности двухсистемного электропоезда 1 производится введением дополнительных тяговых секций 20 и промежуточных пассажирских вагонов 4 путем подключения их к электрической системе и системе управления двухсистемного электропоезда 1 межвагонными быстроразъемными электрическими соединениями 23. Быстроразъемные электрические соединители 23 обеспечивают сквозное электрическое соединение по всему двухсистемному электропоезду 1.The double-train electric train 1 of the five-car basic structure consists of motor head with a control cabin 2, with traction equipment 3 and trailed passenger 4 cars, and is made with the possibility of working from DC and AC networks and the possibility of changing the composition. The electric train contains traction 5 and auxiliary electrical equipment 6, including including current collectors 7, high-speed switches 8, main switches with built-in earthing disconnectors 9, earthing switches of direct current 10, determinants of the kind current 11, switches of the kind current 12, mains chokes 13, main transformers 14, traction converters 15, auxiliary converters 16 and rechargeable batteries 17, and is equipped with an electric train control system 18. Moreover, the electric train as the main one to and the derivative composite is made according to the block-modular principle from identical functionally completed traction sections 19 and 20 and intermediate passenger cars 4. Traction sections 19 consist of interconnected inter-car transitions 21 of the head motor with the control cabin of cars 2 and cars with traction equipment 3, and traction sections 20 - from interconnected inter-car transitions 21 trailed motor with a through passage of cars 22 and with traction equipment of cars 3. The control system 18 of the electric train is made in the onboard microprocessor control and diagnostics system of the MPSUiD, which provides the ability to flexibly configure the composition of the electric train for up to 20 cars. In each traction section, the traction converter 15 is placed in a motor car, and the rest of the above traction electrical equipment, auxiliary converter 16 and the battery 17 are in a car with traction equipment 3. The composition of the two-system electric train 1 is changed by introducing additional traction sections 20 and intermediate passenger cars 4 by connecting them to the electrical system and the control system of the two-system electric train 1 by intercar quick disconnect electrical connections 23. Quick disconnect electrical connectors 23 provide an end-to-end electrical connection throughout the two-system train 1.

Выполнение двухсистемного электропоезда 1 по блочно-модульному принципу позволяет производить гибкую конфигурацию составности двухсистемного электропоезда применением идентичных функционально законченных тяговых секций 19 и 20 и прицепного пассажирского вагона 4 как в производственных условиях завода-изготовителя, так и в условиях эксплуатации при осуществлении пассажироперевозок дополнительной поставкой тяговых секций 20 и прицепных пассажирских вагонов 4 с подключением к электрической системе и системе управления эксплуатируемого электропоезда быстроразъемными электрическими соединениями. Тем самым обеспечивается необходимая в эксплуатации пассажировместимость и тяговооруженность двухсистемного электропоезда 1.The implementation of the two-system electric train 1 according to the block-modular principle allows a flexible configuration of the composition of the two-system electric train using the identical functionally completed traction sections 19 and 20 and the trailed passenger car 4 both in the production conditions of the manufacturer and in operating conditions when carrying out passenger transportation by additional supply of traction sections 20 and trailed passenger cars 4 with connection to the electrical system and control system of electric quick electrical connections. This ensures the necessary passenger capacity and thrust-weight ratio of a two-system electric train 1.

Полезная модель «Электропоезд двухсистемный» соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость», так как двухсистемный электропоезд с возможностью гибкого конфигурирования составности электропоезда как в заводских условиях, так и в деповских за счет использования блочно-модульного принципа в компоновке электропоезда путем применения функционально законченных тяговых секций, присоединяемых к электрической системе и системе управления электропоезда межвагонными быстроразъемными электрическими соединениями без производства конфигурирования программного обеспечения микропроцессорной системы управления и диагностики электропоезда успешно испытан и внедрен в производство на ООО «Уральские локомотивы» г. Верхняя Пышма Свердловской области.The utility model “Two-system electric train” corresponds to the patentability condition “Industrial applicability”, since a two-system electric train with the ability to flexibly configure the composition of the electric train both in the factory and in the depot due to the use of the block-modular principle in the layout of the electric train by using functionally completed traction sections, connected to the electric system and the control system of the electric train by intercar quick disconnect electrical connections b production of software configuration of microprocessor control systems and diagnostics of an electric successfully tested and put into production by LLC "Ural Locomotives" Verkhnyaya Pyshma, Sverdlovsk region.

Claims

Two-system electric train of five-car basic structure, consisting of motor head with a control cabin, with traction equipment and trailed passenger cars, made with the possibility of working from DC and AC networks and the possibility of changing the composition, containing traction and auxiliary electrical equipment, including current collectors, high-speed circuit breakers, main circuit breakers with integrated earthing switches, earthing switches for direct current eating current, current type switches, line filter chokes, main transformers, traction converters, auxiliary converters and rechargeable batteries, and equipped with an electric train control system, characterized in that the electric train of both the main and derived components is made according to the block-modular principle from identical functionally complete traction sections, consisting of interconnected inter-car transitions of motor head with control cabins or trailed motor with through and with the traction equipment of wagons and intermediate passenger wagons, and the electric train control system is made in the form of an on-board microprocessor control and diagnostic system MPSUiD, which provides the flexibility to configure the composition of the electric train for up to 20 wagons, while in each traction section the traction converter is located in the motor carriage, and the rest of the above traction electrical equipment, auxiliary converter and battery in a carriage with traction equipment, hairstyle m, the composition of the electric train is changed by introducing additional traction sections, including a trailed motor car with a through passage, and intermediate passenger cars by connecting them to the electric system and the electric train control system by intercar quick disconnect electrical connections.